鋳物銅ステーブクーラーの構造
【課題】銅鋳物と外部の冷却水路との接合強度および信頼性が高く、また、ステーブクーラーが炉内側に凸になる変形を十分に抑制できる鋳物銅ステーブクーラーの構造を提供する。
【解決手段】高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーの構造において、鋳物銅の内部に設けられた冷却水路の端部に、抜け落ち防止用のストッパーを外周に有する鋼管を鋳込むことにより、前記鋳物銅の外部の冷却水路を形成する。ステーブクーラーの背面の鋳物銅に、該鋳物銅の炉外側に向かって末広がりの形状を有する突起を鋳込むことにより、該突起にキャスタブルを保持する。
【解決手段】高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーの構造において、鋳物銅の内部に設けられた冷却水路の端部に、抜け落ち防止用のストッパーを外周に有する鋼管を鋳込むことにより、前記鋳物銅の外部の冷却水路を形成する。ステーブクーラーの背面の鋳物銅に、該鋳物銅の炉外側に向かって末広がりの形状を有する突起を鋳込むことにより、該突起にキャスタブルを保持する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、冶金用の高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高炉の炉壁冷却方法は、冷却盤による冷却方法とステーブクーラーによる冷却方法とに大別される。
冷却盤による冷却は、高炉稼働後の煉瓦の損耗により炉内のプロフィルが悪化し高炉操業に悪影響を及ぼすため、ステーブクーラーによる冷却方法が一般的に採用されている。
このステーブクーラーによる冷却方法は、その材質によって、鋳鉄、鋳鋼、鋼板等の鉄系材ステーブクーラーと銅または銅合金材ステーブクーラーとに分類できる。
【０００３】
鋳鉄に鋳込まれる管によって冷却通路を形成するステーブクーラーは公知であり、このステーブクーラーは鋳鉄の低い熱伝達率のため、また、酸化物層または空気断熱層によって生じる冷却管と鋳鉄との間の熱伝達抵抗のため、奪熱能が低く押さえられている。
稼働後に、高炉煉瓦積みが損耗した場合、ステーブクーラーの炉内面は、直接炉内高温ガスにさらされるため、鋳鉄製のステーブクーラーでは、熱伝達抵抗が大きいために、炉内面の冷却が不十分であり、炉内面の摩耗の促進は避けられず、それにより寿命が制限されている。
【０００４】
そこで、最近では、鋳銅から成る鋳物銅ステーブクーラーが採用されており、冷却通路は鋳込まれる管によって形成されるか、または中子による鋳抜きによって形成される。
鋳物銅ステーブクーラーに関しては、例えば、実用新案登録第３０４５０８６号公報に開示されているように、鋳物銅に鋳込まれる管により冷却通路を形成されるステーブクーラーが提案されている。
しかし、従来の鋳物銅ステーブクーラーにおいては、鋳物銅の外部の冷却水路は、鋼管やステンレス管を溶接して形成されており、その溶接強度および信頼性が問題となっていた。
【０００５】
図１は、従来の鋳物銅ステーブクーラーにおける冷却水路の構造を示す図である。
図１において、鋳物銅１の内部の冷却水路２は、中子を鋳物銅と共に鋳込むことにより形成され、この冷却水路の端部に給配水管３を溶接することにより取り付けていた。
しかし、溶接部４の経年劣化により、溶接強度が低下し、この部分が破断して冷却水が漏洩するという問題点があった。
また、取付ボルト部については、鋳造後機械加工により形成する必要があった。
さらに、ステーブクーラーの取付構造としては、給配水管部、固定金物等により鉄皮と接合しステーブクーラーを取り付けており、ステーブクーラーが炉内側に凸になる変形を十分に抑制できないために、取付部に伸縮管を用いない場合では、鋳物銅の外部の冷却水路の溶接部での破損が発生していた。
【０００６】
【特許文献１】
実用新案登録第３０４５０８６号公報（第１頁、図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、銅鋳物と外部の冷却水路との接合強度および信頼性が高く、また、ステーブクーラーが炉内側に凸になる変形を十分に抑制できる鋳物銅ステーブクーラーの構造を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーの構造において、鋳物銅の内部に設けられた冷却水路の端部に、抜け落ち防止用のストッパーを外周に有する鋼管を鋳込むことにより、前記鋳物銅の外部の冷却水路を形成することを特徴とする鋳物銅ステーブクーラーの構造。
（２）前記鋼管の外周に該鋼管を保護する保護管を鋳込むことを特徴とする（１）に記載の鋳物銅ステーブクーラーの構造。
【０００９】
（３）高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーの構造において、ステーブクーラーの背面の鋳物銅に、該鋳物銅の炉外側に向かって末広がりの形状を有する突起を鋳込むことにより、該突起にキャスタブルを保持することを特徴とする鋳物銅ステーブクーラーの構造。
（４）（１）または（２）に記載の鋼管および／または保護管を有する鋳物銅ステーブクーラーにおいて、（３）に記載の鋳物銅炉外側に向かって末広がりの形状を有する突起を設けることを特徴とする鋳物銅ステーブクーラーの構造。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図２乃至図４を用いて詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の鋳物銅ステーブクーラーの構造における第１の実施形態を例示する図である。
図２において、高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーにおける鋳物銅１の内部には、中子を鋳込むことによって冷却水路２が形成されている。
この冷却水路２の立ち上がり部の端部には、抜け落ち防止用のストッパー１０を外周に有する鋳込み鋼管５を鋳込むことにより、前記鋳物銅の外部の冷却水路を形成している。
鋳込み鋼管５の外周にはストッパー１０が設けられたまま、鋳物銅１に鋳込まれるので、鋳込み鋼管５に外部から引っ張る力が働いても鋳込み鋼管５が抜け落ちる心配がなく、従来のように溶接部の劣化により破断することもない。
【００１１】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の鋳物銅ステーブクーラーの構造における第２の実施形態を例示する図である。
図３において、鋳込み鋼管５の外周には、強度を向上させるための保護管６が設けられており、この保護管６の外周に、抜け落ち防止用のストッパー１０が設けられている。
保護管６の外周にはストッパー１０が設けられたまま、鋳物銅１に鋳込まれるので、鋳込み鋼管５に外部から引っ張る力が働いても保護管６が抜け落ちる心配がなく、従来のように溶接部の劣化により破断することもない。
【００１２】
＜第３の実施形態＞
図４は、本発明の鋳物銅ステーブクーラーの構造における第３の実施形態を例示する図である。
図４において、ステーブクーラーの背面の鋳物銅１には、炉外側に向かって末広がりの形状を有する突起９を鋳込まれており、この突起９に不定形耐火物であるキャスタブルを保持させることにより、鋳物銅ステーブクーラーの炉内側への変形を抑制でき、それによって冷却配管部の発生応力低減に効果を発揮する。
また、鉄皮８に新たな開口を設ける必要がないので、鉄皮８の板厚を厚くすることなく、鋳物銅ステーブクーラーの炉内側への変形を抑制できる。
なお、本発明の第３の実施形態は、単独でも効果を奏するが、前述の第１および第２の実施形態と組み合わせて実施することによりさらに効果的である。
なお、本発明では、鋳物銅ステーブクーラーを使用したが、鋳鉄製ステーブクーラーと本発明の第３の実施形態とを組み合わせることも可能である。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は鋳物銅ステーブクーラーにおいて、冷却水路の端部に鋼管および好ましくは保護管を鋳込み、鋳物銅の外部の冷却水路を形成することにより、以下の優れた効果を発揮する。
１）鋳物銅外部の冷却配管取付部の強度を向上でき、従来発生していた破損を回避できる。
２）冷却配管の溶接が不要になることで、製造コストおよび製造期間を低減できる。
また、ステーブクーラー背面に炉外側に向かって末広がりとなる突起形状を設けた鋳物銅ステーブクーラーの取付構造により、以下の優れた効果を発揮する。
【００１４】
１）ステーブクーラーの背面に施工されるキャスタブルに突起部を埋め込み、炉内側への変形を抑制でき、それによって冷却配管部の発生応力低減に効果を発揮する。
２）鉄皮に開口を設ける必要がないので、鉄皮板厚を厚くすることなく、炉内側への変形を抑制できる。
３）ガスシールの必要がないので、工事期間を延長することなく、炉内側への変形を抑制できる。
４）冷却板高炉の鉄皮を流用する場合でも、鉄皮に新たな開孔をあける必要が無いので、鉄皮強度を低減することはない。
５）鋳物銅ステーブクーラーの変形を防止できるので、ステーブクーラー背面へのダストの進入等がなく、ステーブクーラーの炉内側への迫出し防止に効果を発揮し、更に長寿命が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の鋳物銅ステーブクーラーにおける冷却水路の構造を示す図である。
【図２】本発明の鋳物銅ステーブクーラーの構造における第１の実施形態を例示する図である。
【図３】本発明の鋳物銅ステーブクーラーの構造における第２の実施形態を例示する図である。
【図４】本発明の鋳物銅ステーブクーラーの構造における第３の実施形態を例示する図である。
【符号の説明】
１：鋳物銅、
２：冷却水路、
３：給配水管、
４：溶接部、
５：鋳込み鋼管、
６：保護管、
７：キャスタブル、
８：鉄皮、
９：突起、
１０：ストッパー、
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、冶金用の高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高炉の炉壁冷却方法は、冷却盤による冷却方法とステーブクーラーによる冷却方法とに大別される。
冷却盤による冷却は、高炉稼働後の煉瓦の損耗により炉内のプロフィルが悪化し高炉操業に悪影響を及ぼすため、ステーブクーラーによる冷却方法が一般的に採用されている。
このステーブクーラーによる冷却方法は、その材質によって、鋳鉄、鋳鋼、鋼板等の鉄系材ステーブクーラーと銅または銅合金材ステーブクーラーとに分類できる。
【０００３】
鋳鉄に鋳込まれる管によって冷却通路を形成するステーブクーラーは公知であり、このステーブクーラーは鋳鉄の低い熱伝達率のため、また、酸化物層または空気断熱層によって生じる冷却管と鋳鉄との間の熱伝達抵抗のため、奪熱能が低く押さえられている。
稼働後に、高炉煉瓦積みが損耗した場合、ステーブクーラーの炉内面は、直接炉内高温ガスにさらされるため、鋳鉄製のステーブクーラーでは、熱伝達抵抗が大きいために、炉内面の冷却が不十分であり、炉内面の摩耗の促進は避けられず、それにより寿命が制限されている。
【０００４】
そこで、最近では、鋳銅から成る鋳物銅ステーブクーラーが採用されており、冷却通路は鋳込まれる管によって形成されるか、または中子による鋳抜きによって形成される。
鋳物銅ステーブクーラーに関しては、例えば、実用新案登録第３０４５０８６号公報に開示されているように、鋳物銅に鋳込まれる管により冷却通路を形成されるステーブクーラーが提案されている。
しかし、従来の鋳物銅ステーブクーラーにおいては、鋳物銅の外部の冷却水路は、鋼管やステンレス管を溶接して形成されており、その溶接強度および信頼性が問題となっていた。
【０００５】
図１は、従来の鋳物銅ステーブクーラーにおける冷却水路の構造を示す図である。
図１において、鋳物銅１の内部の冷却水路２は、中子を鋳物銅と共に鋳込むことにより形成され、この冷却水路の端部に給配水管３を溶接することにより取り付けていた。
しかし、溶接部４の経年劣化により、溶接強度が低下し、この部分が破断して冷却水が漏洩するという問題点があった。
また、取付ボルト部については、鋳造後機械加工により形成する必要があった。
さらに、ステーブクーラーの取付構造としては、給配水管部、固定金物等により鉄皮と接合しステーブクーラーを取り付けており、ステーブクーラーが炉内側に凸になる変形を十分に抑制できないために、取付部に伸縮管を用いない場合では、鋳物銅の外部の冷却水路の溶接部での破損が発生していた。
【０００６】
【特許文献１】
実用新案登録第３０４５０８６号公報（第１頁、図２）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、銅鋳物と外部の冷却水路との接合強度および信頼性が高く、また、ステーブクーラーが炉内側に凸になる変形を十分に抑制できる鋳物銅ステーブクーラーの構造を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーの構造において、鋳物銅の内部に設けられた冷却水路の端部に、抜け落ち防止用のストッパーを外周に有する鋼管を鋳込むことにより、前記鋳物銅の外部の冷却水路を形成することを特徴とする鋳物銅ステーブクーラーの構造。
（２）前記鋼管の外周に該鋼管を保護する保護管を鋳込むことを特徴とする（１）に記載の鋳物銅ステーブクーラーの構造。
【０００９】
（３）高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーの構造において、ステーブクーラーの背面の鋳物銅に、該鋳物銅の炉外側に向かって末広がりの形状を有する突起を鋳込むことにより、該突起にキャスタブルを保持することを特徴とする鋳物銅ステーブクーラーの構造。
（４）（１）または（２）に記載の鋼管および／または保護管を有する鋳物銅ステーブクーラーにおいて、（３）に記載の鋳物銅炉外側に向かって末広がりの形状を有する突起を設けることを特徴とする鋳物銅ステーブクーラーの構造。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図２乃至図４を用いて詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の鋳物銅ステーブクーラーの構造における第１の実施形態を例示する図である。
図２において、高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーにおける鋳物銅１の内部には、中子を鋳込むことによって冷却水路２が形成されている。
この冷却水路２の立ち上がり部の端部には、抜け落ち防止用のストッパー１０を外周に有する鋳込み鋼管５を鋳込むことにより、前記鋳物銅の外部の冷却水路を形成している。
鋳込み鋼管５の外周にはストッパー１０が設けられたまま、鋳物銅１に鋳込まれるので、鋳込み鋼管５に外部から引っ張る力が働いても鋳込み鋼管５が抜け落ちる心配がなく、従来のように溶接部の劣化により破断することもない。
【００１１】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の鋳物銅ステーブクーラーの構造における第２の実施形態を例示する図である。
図３において、鋳込み鋼管５の外周には、強度を向上させるための保護管６が設けられており、この保護管６の外周に、抜け落ち防止用のストッパー１０が設けられている。
保護管６の外周にはストッパー１０が設けられたまま、鋳物銅１に鋳込まれるので、鋳込み鋼管５に外部から引っ張る力が働いても保護管６が抜け落ちる心配がなく、従来のように溶接部の劣化により破断することもない。
【００１２】
＜第３の実施形態＞
図４は、本発明の鋳物銅ステーブクーラーの構造における第３の実施形態を例示する図である。
図４において、ステーブクーラーの背面の鋳物銅１には、炉外側に向かって末広がりの形状を有する突起９を鋳込まれており、この突起９に不定形耐火物であるキャスタブルを保持させることにより、鋳物銅ステーブクーラーの炉内側への変形を抑制でき、それによって冷却配管部の発生応力低減に効果を発揮する。
また、鉄皮８に新たな開口を設ける必要がないので、鉄皮８の板厚を厚くすることなく、鋳物銅ステーブクーラーの炉内側への変形を抑制できる。
なお、本発明の第３の実施形態は、単独でも効果を奏するが、前述の第１および第２の実施形態と組み合わせて実施することによりさらに効果的である。
なお、本発明では、鋳物銅ステーブクーラーを使用したが、鋳鉄製ステーブクーラーと本発明の第３の実施形態とを組み合わせることも可能である。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は鋳物銅ステーブクーラーにおいて、冷却水路の端部に鋼管および好ましくは保護管を鋳込み、鋳物銅の外部の冷却水路を形成することにより、以下の優れた効果を発揮する。
１）鋳物銅外部の冷却配管取付部の強度を向上でき、従来発生していた破損を回避できる。
２）冷却配管の溶接が不要になることで、製造コストおよび製造期間を低減できる。
また、ステーブクーラー背面に炉外側に向かって末広がりとなる突起形状を設けた鋳物銅ステーブクーラーの取付構造により、以下の優れた効果を発揮する。
【００１４】
１）ステーブクーラーの背面に施工されるキャスタブルに突起部を埋め込み、炉内側への変形を抑制でき、それによって冷却配管部の発生応力低減に効果を発揮する。
２）鉄皮に開口を設ける必要がないので、鉄皮板厚を厚くすることなく、炉内側への変形を抑制できる。
３）ガスシールの必要がないので、工事期間を延長することなく、炉内側への変形を抑制できる。
４）冷却板高炉の鉄皮を流用する場合でも、鉄皮に新たな開孔をあける必要が無いので、鉄皮強度を低減することはない。
５）鋳物銅ステーブクーラーの変形を防止できるので、ステーブクーラー背面へのダストの進入等がなく、ステーブクーラーの炉内側への迫出し防止に効果を発揮し、更に長寿命が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の鋳物銅ステーブクーラーにおける冷却水路の構造を示す図である。
【図２】本発明の鋳物銅ステーブクーラーの構造における第１の実施形態を例示する図である。
【図３】本発明の鋳物銅ステーブクーラーの構造における第２の実施形態を例示する図である。
【図４】本発明の鋳物銅ステーブクーラーの構造における第３の実施形態を例示する図である。
【符号の説明】
１：鋳物銅、
２：冷却水路、
３：給配水管、
４：溶接部、
５：鋳込み鋼管、
６：保護管、
７：キャスタブル、
８：鉄皮、
９：突起、
１０：ストッパー、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーの構造において、鋳物銅の内部に設けられた冷却水路の端部に、抜け落ち防止用のストッパーを外周に有する鋼管を鋳込むことにより、前記鋳物銅の外部の冷却水路を形成することを特徴とする鋳物銅ステーブクーラーの構造。
【請求項２】
前記鋼管の外周に該鋼管を保護する保護管を鋳込むことを特徴とする請求項１に記載の鋳物銅ステーブクーラーの構造。
【請求項３】
高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーの構造において、ステーブクーラーの背面の鋳物銅に、該鋳物銅の炉外側に向かって末広がりの形状を有する突起を鋳込むことにより、該突起にキャスタブルを保持することを特徴とする鋳物銅ステーブクーラーの構造。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の鋼管および／または保護管を有する鋳物銅ステーブクーラーにおいて、請求項３に記載の鋳物銅炉外側に向かって末広がりの形状を有する突起を設けることを特徴とする鋳物銅ステーブクーラーの構造。
【請求項１】
高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーの構造において、鋳物銅の内部に設けられた冷却水路の端部に、抜け落ち防止用のストッパーを外周に有する鋼管を鋳込むことにより、前記鋳物銅の外部の冷却水路を形成することを特徴とする鋳物銅ステーブクーラーの構造。
【請求項２】
前記鋼管の外周に該鋼管を保護する保護管を鋳込むことを特徴とする請求項１に記載の鋳物銅ステーブクーラーの構造。
【請求項３】
高炉の炉壁を冷却する鋳物銅ステーブクーラーの構造において、ステーブクーラーの背面の鋳物銅に、該鋳物銅の炉外側に向かって末広がりの形状を有する突起を鋳込むことにより、該突起にキャスタブルを保持することを特徴とする鋳物銅ステーブクーラーの構造。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の鋼管および／または保護管を有する鋳物銅ステーブクーラーにおいて、請求項３に記載の鋳物銅炉外側に向かって末広がりの形状を有する突起を設けることを特徴とする鋳物銅ステーブクーラーの構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００４−９９９２５（Ｐ２００４−９９９２５Ａ）
【公開日】平成１６年４月２日（２００４．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００２−２５９７５９（Ｐ２００２−２５９７５９）
【出願日】平成１４年９月５日（２００２．９．５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（３９００２２８７３）日鐵プラント設計株式会社 (275)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１６年４月２日（２００４．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１４年９月５日（２００２．９．５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（３９００２２８７３）日鐵プラント設計株式会社 (275)
【Ｆターム（参考）】
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